關於網路芳鄰的剖析與實務

轉載自 http://www.wretch.cc/blog/ksyuan/11738522

使用Spanning Tree做Layer2 Load Sharing 的運用

使用Spanning Tree最常做的運用就是用來做不同VLAN在不同trunk link上的流量負載分流。
以本案為例，Switch0 Fa0/1<-->Switch1 Fa0/1間 與 Switch0 Fa0/2<-->Switch1 Fa0/2間都是VLAN trunk，我們建立兩個VLAN(VLAN1、VLAN2)，原本的Spanning Tree結果，VLAN1和VLAN2的Blocking port會在Switch0的Fa0/2上，我們在Switch0上使用spanning-tree vlan 2 root primary讓vlan2的Root bridge為Switch0，也讓vlan2的blocking port在switch1的fa0/2上。

現在我們希望讓vlan 2的blocking port改成switch1的Fa0/1(當然，也可以讓vlan 2的blocking port也是在switch0上，但為了公平起見，我們希望switch1也有blocking port)，在switch上可以調整的設定有兩種:

1.調整port priority
2.調整port cost

以上兩種設定的值一定是調整upstream的switch，在本案例中要改變switch1上的spanning tree port的狀態就要調整switch0(switch0為switch1的upstream、switch1為switch0的upstream)。

設定的方式就是打開原本的blocking port(打開Switch1的Fa0/2)或是block原本相比較的
port(關閉Switch1的Fa0/1)

A.調整port priority

    option1:調整switch0的Fa0/1，讓其port priority的值大於預設值128

    option2:調整switch1的Fa0/2，讓其port priority的值小於預設值128


    option1: Switch0(config)#interface fa 0/1
                 Switch0(config-if)#spanning-tree vlan 2 port-priority 240

   
    option2:Switch1(config)#interface fa 0/2
                Switch1(config-if)#spanning-tree vlan 2 port-priority 0



B.調整port cost

    option1:調整switch0的Fa0/1，讓其port cost的值大於預設值19

    option2:調整switch1的Fa0/2，讓其port cost的值小於預設值19


    option1: Switch0(config)#interface fa 0/1
                 Switch0(config-if)#spanning-tree vlan 2 cost 21

   
    option2:Switch1(config)#interface fa 0/2
                Switch1(config-if)#spanning-tree vlan 2 cost 18

 

Spanning Tree的過程!

Spanning Tree的過程包含以下重要步驟:

1.選擇Root Bridge：
   Root Bridge的選擇是以各Bridge(Switch)的ID大小來做選擇，ID值越小，優先權越高。
   這個ID值包含Priority + VLAN ID，Priority預設值為32768，要調整這個值需要以4096為單
   位做增減。
　一般來說這一個ID值都會是一樣的，所以一開始，每一台Switch會以各自的
   System MAC address來做比較，這一個MAC address也可以從show version中的Base ethernet 　MAC Address的知，MAC address的大小最好以二進位來做比較，值越小優先權越高。
　如上圖，由於每一台的ID值都是32768+1=32769 (1為VLAN ID)，所以比較每一台Switch
   System MAC address結果：00E0>0030>000D>0004，優先權0004>000D>0030>00E0，
　也就是Switch1>Switch0>Switch2>Switch4，所以Switch1為Root Bridge。
　
　總的來說，這一個比較值的組合為4個bit的單位值(A)＋12個bit的4096(B)+MAC address(C)
    ，預設值A=8，B永遠都是4096，C則因機器而異。

2.選擇Root Port(簡稱RP)：
　Root Port為每一個Switch通往Root Bridge的最短路徑的那一個Port，每一個Switch必須選  
   出唯一一個Root Port，最端路徑的計算方式為每一個通往Root Bridge的Cost加總，每一種
　網路介面的速度有其預設上被定義好的cost，10G cost=1，1G cost=10，100M cost=19，　
　10M cost=100。在抉擇的過程中會遇到以下情況：
　a.同一個Switch通往Root Bridge的cost相同，這時候以相鄰的Bridge中ID值最小的為優先，
　　如上圖，Switch4有四個Port(Fa0/5、Fa0/6、Fa0/7、Fa0/8)通往Root Bridge Switch1的cost
　　都相同，因Fa0/7、Fa0/8通往Root Bridge的路徑中相鄰的Switch1其Bridge ID比Fa0/5、
       Fa0/6通往Root Bridge路徑中相鄰的Switch2其Bridge ID較低，所以會從Fa0/7、Fa0/8兩者
　　選擇其中一個Port當作Root Port。

　b.同一台Switch通往Root Bridge的Root Port有兩個以上可以選擇，則選擇Port ID較低的
      當作Root Port，如a.的結果，因為Fa0/7的Port ID較Fa0/7的Port ID低，所以選擇Fa0/7當
      作Root Port。依此類推，整體架構中的Root Port還有Switch0的Fa0/1、Switch2的Fa0/3。
　　而與其做比較的Port就是non-Designated Port，也就是blocked Port。所以Switch3的
      Fa0/8、Switch0的Fa0/2、Switch2的Fa0/4都是blocked port。

3.選擇Designated Port(簡稱DP):
    Designated Port是除了Root Port以外通往Root Bridge的最短路徑的Port，其選擇方式與
　Root Port相同，Root Bridge本身所有的Port都是Designated Port，而與Root Port相鄰的Port
    也一定是Designated Port。
　 如果同一個Segment中無法依照上述原則決定DP時，則以Bridge ID較小的Switch上的Port
　為DP，而相對應的就是non-DP。如本架構，Switch2的F0/5、Fa0/6與Switch3的Fa0/5、
　Fa0/6做比較，因Switch2的Bridge ID較小，所以選擇Switch2的Fa0/5、Fa0/6當作DP(同一台
　Switch可以有好幾個DP，所以不需要做Port ID比較）。所以Switch3的Fa0/5、Fa0/6會是
    non-DP


其他：
如上圖，如果要更改Switch0的blocked port為Fa0/1，則需要更改對口的Port Priority，即
Switch1的Fa0/1的Port Priority大於預設值128。


  綜合來說，STP的運算過程需要依賴所有參與的交換器所提供的資訊來做運算的依據，
  這些資訊包含Bridge ID、通往Root Bridge的cost、Port Priority等。如果所有參與的交換器
  所提供的資訊不足以作判斷時，就自己做判斷，比如說以Port ID來做判斷。

　

新的802.11無線網路標準...

       最近又聽到新的802.11無線網路標準了，其中最有可能也最快會實現的(應該說已經在LAB實現了)就是802.11 ac，這個標準又稱為Gigabit無線網路，運作於5GHz的頻帶，頻帶寬度有80MHz及160MHz兩種(802.11n只有40MHz)，使用256QAM modulation方式 (也就是一個訊號可以搭載256個資訊)，支援8個spatial (802.11n只有四個)，最多支援8支天線，使用不同數量的天線搭配不同的頻帶及使用者端搭配不同的天線數量所能達到的傳輸速度也不同，最大可以達到1.7 Gbps。

       另一個是IEEE 802.11u，這一個協定基本上跟傳輸無關，它制定的是類似"無限漫遊"的存取方式，強力黏合不同無線網路供應商之間的漫遊機制，只要供應商和使用者端的STA有支援該標準，在任何無線熱點就都可以方便地自動認證完後接取最近的無線網路服務。

網路芳鄰問題...

網路芳鄰能不能跨網段? 終於在一個專案中搞清楚了!
客戶原本的網路環境是IP/IPX並行，該專案目的之一是要將IPX拿掉，讓網路純跑IP，但不幸的，專案執行時發現，拿掉IPX同時也讓客戶網路芳鄰無法跨網段了，因為原本的跨網段是靠IPX完成的，要在IP環境上完成，需要架設WINS server，但合約上又寫說不能架設WINS server，且該專案客戶堅持要維持原使用者使用習慣，所以呢........悲劇發生了，差點無法驗收!
不過這次經驗後，找了相關文件跟客戶解釋網路芳鄰的原理!
相關文件如下:
1.http://itgroup.blueshop.com.tw/pendm/blog?n=convew&i=2949
2.http://cc.shu.edu.tw/~cc/NETDIY/neighbor-expansion.html
3.http://www.cisco.com/en/US/tech/tk870/tk877/tk880/technologies_tech_note09186a008011b570.shtml
4.http://linuxkvm.blogspot.com/2011/08/samba.html
5.http://blog.xuite.net/faloon/blog/38568439-%E5%88%A9%E7%94%A8UNC%E8%B7%AF%E5%BE%91%E8%A8%AA%E5%95%8F%E6%B3%95%E8%AE%93%E5%85%B1%E4%BA%AB%E8%B3%87%E6%96%99%E5%A4%BE%E5%8F%AF%E4%BB%A5%E8%B7%A8%E7%B6%B2%E6%AE%B5%E4%BD%BF%E7%94%A8%EF%BC%81%EF%BC%81

6.http://rain1955.blog.ithome.com.tw/post/5170/8949

運作原理大概就是，在同一個網段中，windows電腦開機時會廣播(廣播自己的電腦名稱、群組名稱或網域名稱、IP)，前五分鐘會每一分鐘廣播一次，之後每十二分鐘廣播一次，目的是要在每一個子網路中選出一個Domain Master Browser(簡稱DMB)，及一個Backup Browser，而遴選的條件包含:

1.新的作業系統優先，例如 Windows 2000 比 Windows NT 優先當選。
2.如果作業系統相同，則比較版本，例如 NT 4.0 > NT 3.51。
3.如果版本相同，則比較修正版，例如 SP2 > SP1。
4.如果修正版也相同，就比較誰比較先開機


DMB的作用在於集合子網路中所有的開機電腦的IP/Host Name清單(Browser List)，而如果有WINS server，則DMB會將Browser List送給WINS server統合後，再回傳給DMB，如此一來，DMB就有所有網域中的Browser List，也就可以讓每一子網路的電腦跨子網域做網路芳鄰的檔案共享。